Una turbina eólica flotante es una turbina eólica marina montada sobre una estructura flotante que permite que la turbina genere electricidad en profundidades de agua donde las turbinas de base fija no son factibles. [1] [2] Los parques eólicos flotantes tienen el potencial de aumentar significativamente el área marina disponible para los parques eólicos marinos, especialmente en países con aguas poco profundas limitadas, como España, Portugal, Japón, Francia y la costa oeste de los Estados Unidos. Ubicar parques eólicos más lejos de la costa también puede reducir la contaminación visual , [2] proporcionar un mejor alojamiento para la pesca y las rutas de navegación , [3] [4] y alcanzar vientos más fuertes y constantes. [5]
Las turbinas eólicas flotantes comerciales se encuentran en su mayoría en la fase inicial de desarrollo, y desde 2007 se han instalado varios prototipos de turbinas individuales. A partir de 2023 [actualizar], hay 4 parques eólicos flotantes operativos, con una potencia combinada de 193 MW. [ cita requerida ]
El parque eólico marino flotante Hywind Tampen , reconocido como el más grande del mundo, comenzó a operar en agosto de 2023. Ubicado aproximadamente a 140 kilómetros de la costa de Noruega, consta de 11 turbinas y se espera que abastezca alrededor del 35% de las necesidades de electricidad de cinco plataformas de petróleo y gas cercanas . [6]
El concepto de turbinas eólicas flotantes marinas a gran escala fue introducido por el profesor William E. Heronemus en la Universidad de Massachusetts Amherst en 1972. No fue hasta mediados de los años 1990, después de que la industria eólica comercial ya estuviera bien establecida, que el tema fue retomado por la comunidad investigadora dominante. [5]
Blue H Technologies de los Países Bajos instaló la primera turbina eólica flotante del mundo a 21,3 kilómetros (13,2 millas) de la costa de Apulia , Italia , en diciembre de 2007. [8] [9] El prototipo de 80 kW se instaló en aguas de 113 metros (371 pies) de profundidad para recopilar datos de prueba sobre las condiciones del viento y del mar, y se desmanteló a fines de 2008. [10] La turbina utilizó un diseño de plataforma con patas de tensión y una turbina de dos palas. [10] [ necesita actualización ]
La primera turbina eólica flotante de gran capacidad, de 2,3 megavatios, fue Hywind, [11] que entró en funcionamiento en el Mar del Norte cerca de Noruega en septiembre de 2009. [12] [13] La turbina fue construida por Siemens Wind Power y montada en una torre flotante con un calado de 100 m de profundidad, con una torre flotante construida por Technip . Después del montaje en las aguas más tranquilas del fiordo de Åmøy cerca de Stavanger , Noruega, la torre de 120 m de altura fue remolcada 10 km mar adentro hasta 220 m de profundidad, 10 km al suroeste de Karmøy , el 6 de junio de 2009 para un despliegue de prueba de dos años. [14] Hywind, propiedad de Statoil , [14] costó 400 millones de coronas (alrededor de 62 millones de dólares estadounidenses ) para construir e implementar. [15] [16] [17] El cable submarino de transmisión de energía de 13 kilómetros (8,1 mi) de largo se instaló en julio de 2009 y poco después se realizó la prueba del sistema, incluidas las palas del rotor y la transmisión de energía inicial. [18] Se esperaba que la instalación generara alrededor de 9 gigavatios-hora de electricidad al año. [19] En 2010 sobrevivió a olas de 11 metros aparentemente sin desgaste. [20] Para 2016, la turbina había producido 50 GWh; un factor de capacidad general del 41%. [21] La turbina sobrevivió a una velocidad del viento de 40 m/s y olas de 19 m [22] y se vendió en 2019, esperando 10 años más de producción y pruebas. [23] [24] En el mismo sitio, el TetraSpar de 3,6 MW se puso en servicio en diciembre de 2021. [25]
En septiembre de 2011, Principle Power, con el apoyo de EDP, Repsol, ASM y Portugal Ventures, instaló en Portugal el segundo prototipo a escala real conectado a la red. WindFloat WF1 estaba equipado con una turbina Vestas de 2 MW y produjo más de 17 GWh de electricidad durante los siguientes 5 años. [26] La unidad se desmanteló en 2016 y luego se reutilizó.
En junio de 2013, la Universidad de Maine implementó el VolturnUS 1:8 de 20 kW, un prototipo de turbina flotante de 20 m (65 pies) de altura que tiene una escala 1:8 de un diseño de 6 MW y un diámetro de rotor de 140 m (450 pies). [27] El VolturnUS 1:8 fue la primera turbina eólica marina conectada a la red eléctrica que se implementó en las Américas. El diseño del VolturnUS utiliza un casco flotante semisumergible de hormigón y una torre de materiales compuestos diseñada para reducir los costos de capital y de operación y mantenimiento, y para permitir la fabricación local. La tecnología fue el resultado de una investigación y desarrollo colaborativos realizados por el Consorcio DeepCwind liderado por la Universidad de Maine. [28] [ necesita actualización ]
La primera turbina Hitachi de 2 MW entró en funcionamiento en noviembre de 2013, [29] [30] y tenía un factor de capacidad del 32% y un transformador flotante (véase también Lista de parques eólicos marinos en Japón ). Dos turbinas más grandes de 5 y 7 MW no han tenido éxito. [31] La primera turbina flotante en Japón se puso a flote cerca de la isla de Fukue en 2016, después de un período de demostración de 5 años cerca de la costa. [32] [ necesita actualización ]
A finales de 2021, China puso en funcionamiento su primera turbina eólica flotante, una MingYang de 5,5 MW, en el parque eólico de fondo fijo Yangxi Shapa III de 400 MW . [33]
PivotBuoy recibió 4 millones de euros de financiación de la UE en 2019 e instaló una turbina Vestas de 225 kW [34] a favor del viento en una profundidad de agua de 50 metros en la Plataforma Oceánica de las Islas Canarias en 2022. [35]
En 2023 entró en funcionamiento la primera plataforma eólica flotante de España, tras ser conectada a la red. El proyecto DemoSATH, de 2 MW, es un esfuerzo conjunto de Saitec Offshore Technologies, RWE y Kansai Electric Power Company . [36]
Dos tipos comunes de diseño de ingeniería para anclar estructuras flotantes incluyen los sistemas de amarre sueltos de catenaria y de patas de tensión . [ cita requerida ] [37] : 2–4 Los sistemas de amarre de patas de tensión tienen amarres verticales bajo tensión que proporcionan grandes momentos de restauración en cabeceo y balanceo . Los sistemas de amarre de catenaria proporcionan mantenimiento de posición para una estructura en alta mar pero proporcionan poca rigidez a bajas tensiones". [38] Una tercera forma de sistema de amarre es la configuración de catenaria lastrada , creada añadiendo pesos de varias toneladas que cuelgan de la sección media de cada cable de anclaje para proporcionar tensión adicional al cable y, por lo tanto, aumentar la rigidez de la estructura flotante sobre el agua. [38]
La norma de diseño IEC 61400-3 exige que el análisis de cargas se base en las condiciones externas específicas del sitio, como el viento, las olas y las corrientes. [37] : 75 La norma IEC 61400-3-2 se aplica específicamente a las turbinas eólicas flotantes. [39] [40]
La viabilidad técnica de las turbinas eólicas flotantes en aguas profundas no se cuestiona, ya que la supervivencia a largo plazo de las estructuras flotantes ha sido demostrada con éxito por las industrias petroleras marinas y de alta mar durante muchas décadas. Sin embargo, la economía que permitió el despliegue de miles de plataformas petroleras marinas aún debe demostrarse para las plataformas de turbinas eólicas flotantes. Para las turbinas eólicas en aguas profundas, una estructura flotante reemplazará a los monopolos hincados sobre pilotes o las bases de hormigón convencionales que se utilizan comúnmente como cimientos para las turbinas en aguas poco profundas y terrestres. La estructura flotante debe proporcionar suficiente flotabilidad para soportar el peso de la turbina y restringir los movimientos de cabeceo, balanceo y elevación dentro de límites aceptables. Los costos de capital para la turbina eólica en sí no serán significativamente más altos que los costos actuales de las turbinas a prueba de agua marina en aguas poco profundas. Por lo tanto, la economía de las turbinas eólicas en aguas profundas estará determinada principalmente por los costos adicionales de la estructura flotante y el sistema de distribución de energía , que se compensan con vientos marinos más fuertes y la proximidad a grandes centros de carga (por ejemplo, recorridos de transmisión más cortos). [5]
Con datos empíricos obtenidos de instalaciones de fondo fijo frente a muchos países desde finales de la década de 1990, se entienden bien los costos representativos y la viabilidad económica de la energía eólica marina en aguas poco profundas . En 2009, la instalación de turbinas en aguas poco profundas costaba entre 2,4 y 3 millones de dólares por megavatio, según el Consejo Mundial de la Energía [14] , mientras que la viabilidad práctica y la economía por unidad de la energía eólica marina con turbinas flotantes en aguas profundas aún estaban por establecerse. En 2021, una subasta francesa cerró por menos de 120 €/MWh (141 USD/MWh) de electricidad para un proyecto de 250 MW [41] , y el alto costo, el pequeño tamaño del proyecto y la falta de experiencia evitan que los desarrolladores de proyectos y las instituciones financieras corran el riesgo de comprometerse con la tecnología [42] . En 2024, el proyecto Pennavel de 250 MW ganó una subasta a 86 €/MWh [43] .
El despliegue inicial de turbinas individuales de capacidad completa en ubicaciones de aguas profundas comenzó recién en 2009. [14] El primer parque eólico marino flotante comercial del mundo, Hywind Scotland, se puso en servicio en 2017. [44] Su costo de capital fue de £ 264 millones, o £ 8,8 millones / MW, [45] [ mejor fuente necesaria ] que es aproximadamente tres veces el costo de capital de los parques eólicos marinos fijos y diez veces el costo de capital de las centrales eléctricas a gas. [ cita requerida ] Sus costos operativos, de aproximadamente £ 150,000 / MW, también fueron más altos que los de los parques eólicos marinos fijos. Se ha informado que un segundo proyecto del Reino Unido, el parque eólico marino flotante Kincardine, costó £ 500 millones para construir, o £ 10 millones / MW. [46] En 2023, los costos para el Hywind Tampen de 88 MW se calcularon en NOK 8 mil millones. [47]
En octubre de 2010 [actualizar], los estudios de viabilidad respaldaron que las turbinas flotantes se están volviendo viables tanto técnica como económicamente en los mercados energéticos del Reino Unido y del mundo. "Los mayores costos iniciales asociados con el desarrollo de turbinas eólicas flotantes se compensarían con el hecho de que podrían acceder a áreas de aguas profundas frente a la costa del Reino Unido, donde los vientos son más fuertes y confiables". [48] El estudio Offshore Valuation realizado en el Reino Unido ha confirmado que utilizando solo un tercio de los recursos eólicos, undimotriz y mareomotrices del Reino Unido se podría generar energía equivalente a 1.000 millones de barriles de petróleo por año; lo mismo que la producción de petróleo y gas del Mar del Norte. Un desafío significativo al utilizar este enfoque es la coordinación necesaria para desarrollar líneas de transmisión.
Un informe de 2015 elaborado por Carbon Trust recomienda 11 formas de reducir los costes. [49] También en 2015, investigadores de la Universidad de Stuttgart estimaron el coste en 230 €/MWh. [50]
En California , la energía eólica marina coincide bien con el consumo nocturno e invernal, cuando la demanda de la red es alta y la energía solar es baja . Uno de los pocos puertos lo suficientemente grandes como para preparar equipos eólicos marinos podría ser Humboldt Bay . [51]
La energía eólica marina flotante del Reino Unido podría alcanzar niveles “libres de subsidios” a principios de la década de 2030, según un estudio realizado por el Centro de Excelencia de Energía Eólica Marina Flotante (FOW CoE) de Offshore Renewable Energy (ORE) Catapult. [52]
El centro líder de investigación e innovación tecnológica del Reino Unido para energía marina, ORE Catapult, ha elaborado un informe sobre la tecnología Tugdock: “Tugdock [53] podría permitir el desarrollo de energía eólica flotante en lugares sin instalaciones portuarias adecuadas en las cercanías. También podría reducir los costos de montaje de la subestructura en un 10% en comparación con los métodos convencionales al reducir los requisitos para los costosos buques de carga pesada, que son escasos y distantes entre sí”. [54] [ se necesita una mejor fuente ]
El primer parque eólico marino flotante comercial del mundo, Hywind Scotland , se puso en funcionamiento en 2017. [44] Utiliza 5 turbinas Siemens de 6 MW cada una, tiene una capacidad de 30 MW y está situado a 29 km de Peterhead . El proyecto también incorpora un sistema de batería de iones de litio de 1 MWh (llamado Batwind). [56] En sus primeros 5 años de funcionamiento, tuvo un factor de capacidad promedio del 54%, a veces en olas de 10 metros. [57]
WindFloat Atlantic, situado a 20 km de la costa de Viana do Castelo, Portugal, tiene una capacidad de 25 MW y está en funcionamiento desde julio de 2020. [58] Produjo 78 GWh en 2022, con una disponibilidad técnica del 93%. [59]
El parque eólico marino Kincardine de 48 MW es el segundo parque eólico marino flotante comercial del Reino Unido y se completó su construcción en agosto de 2021, y entró en pleno funcionamiento en octubre de 2021. [46] [60] Está situado a 15 kilómetros de la costa de Aberdeenshire, Escocia, en profundidades de agua que van desde los 60 metros hasta los 80 metros. Dos de las turbinas han sido remolcadas al puerto para su reparación y devueltas. [61]
En agosto de 2019, Enova adjudicó 2.300 millones de coronas noruegas a Equinor para el parque eólico flotante de hormigón de 88 MW y 8.000 millones de coronas noruegas [47] llamado Hywind Tampen, con el propósito de reducir los costes tecnológicos y suministrar el 35% de la energía anual a los campos petrolíferos de Snorre y Gullfaks . [62] La construcción comenzó en 2021, [63] [64] y las turbinas se ensamblaron en 2022, [65] enviando la primera energía a Gullfaks A en noviembre de 2022, [66] y completándose en agosto de 2023. [67]
Mapa de ubicación
En 2011, Japón planeó construir un parque eólico flotante piloto, con seis turbinas de 2 megavatios, frente a la costa de Fukushima , en el noreste de Japón, donde el desastre nuclear de Fukushima Daiichi creó una escasez de energía eléctrica. [74] [75] Una vez que se complete la fase de evaluación en 2016, "Japón planea construir hasta 80 turbinas eólicas flotantes frente a Fukushima para 2020". [74] Se espera que el costo esté en el rango de 10 a 20 mil millones de yenes durante cinco años para construir las primeras seis turbinas eólicas flotantes. [76] En 2011, algunas empresas extranjeras también habían planeado presentar ofertas para el gran parque eólico flotante de 1 GW que Japón esperaba construir en 2020. [77] En marzo de 2012, el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón aprobó un proyecto de 12.500 millones de yenes (154 millones de dólares) para hacer flotar un Fuji de 2 MW en marzo de 2013 y dos "SeaAngel" hidráulicos Mitsubishi de 7 MW más tarde a unos 20-40 km de la costa en 100-150 metros de profundidad. La Asociación Japonesa de Energía Eólica afirma que hay un potencial de 519 GW de capacidad eólica marina flotante en Japón. [78] El principio de cuatro postes de Fukushima fue certificado para su viabilidad en 2020, y se formó un consorcio para producir en masa las bases flotantes. [79] En 2018, NEDO anunció el lanzamiento de dos licitaciones con el objetivo de apoyar el desarrollo de proyectos eólicos marinos tanto flotantes como de fondo fijo en el país. [80]
El estado de Maine , Estados Unidos , solicitó propuestas en septiembre de 2010 para construir un parque eólico flotante. La solicitud de propuestas buscaba propuestas para 25 MW de capacidad eólica marina en aguas profundas para suministrar energía durante un período de contrato a largo plazo de 20 años en el Golfo de Maine . Las propuestas debían presentarse antes de mayo de 2011. [81] [82] En abril de 2012, Statoil recibió la aprobación regulatoria estatal para construir un gran parque eólico de demostración de cuatro unidades frente a la costa de Maine. [83] En abril de 2013 [actualizar], Statoil North America estaba desarrollando el parque eólico Hywind 2 de 4 torres y 12-15 MW para su ubicación a 20 kilómetros (12 millas) de la costa este de Maine en aguas de 140-158 metros (459-518 pies) de profundidad del Océano Atlántico . Al igual que la primera instalación de Hywind frente a Noruega, la base de la turbina sería un flotador de mástil . [84] La Comisión de Servicios Públicos del Estado de Maine votó para aprobar la construcción y financiar el proyecto de US$120 millones agregando aproximadamente 75 centavos/mes al consumidor minorista promedio de electricidad. La energía podría fluir a la red no antes de 2016. [85] Como resultado de la legislación en 2013 [86] por el Estado de Maine , Statoil puso el proyecto de desarrollo de turbinas eólicas flotantes Hywind Maine planeado en espera en julio de 2013. La legislación requirió que la Comisión de Servicios Públicos de Maine llevara a cabo una segunda ronda de licitación para los sitios de energía eólica marina con un conjunto diferente de reglas básicas, lo que posteriormente llevó a Statoil a suspender debido al aumento de la incertidumbre y el riesgo en el proyecto. Statoil consideró otras ubicaciones para su proyecto de demostración inicial en EE. UU. [87] Algunos proveedores que podrían ofertar por el proyecto propuesto en Maine expresaron preocupaciones en 2010 sobre cómo lidiar con el entorno regulatorio de los Estados Unidos . Dado que el sitio propuesto está en aguas federales, los desarrolladores necesitarían un permiso del Servicio de Gestión de Minerales de los Estados Unidos , "que tardó más de siete años en aprobar un proyecto eólico en aguas poco profundas aún por construir en Cape Cod " ( Cape Wind ). "La incertidumbre sobre los obstáculos regulatorios en los Estados Unidos... es 'el talón de Aquiles' de las ambiciones de Maine en materia de energía eólica en aguas profundas". [82] En 2013, Statoil se retiró del proyecto de 120 millones de dólares de cuatro turbinas de 3 MW que flotaban a 140 m de profundidad cerca de Boothbay Harbor, Maine , citando un cambio en la legislación, [88] [89] [90]y se centraron en sus cinco turbinas de 6 MW en Escocia, donde la velocidad media del viento es de 10 m/s y la profundidad del agua es de 100 m. [91] [92] [93]
En junio de 2016, el proyecto de demostración de energía eólica marina flotante Aqua Ventus I de New England en Maine, diseñado por el consorcio DeepCwind, fue seleccionado por el Departamento de Energía de los EE. UU. para participar en el programa de demostración de tecnología avanzada de energía eólica marina. [94] En agosto de 2021, el proyecto obtuvo la aprobación para utilizar barcazas no estadounidenses . [95]
En enero de 2022, Crown Estate Scotland , la corporación pública del gobierno escocés responsable de la gestión de tierras y propiedades en Escocia, adjudicó 14,5 GW en 10 arrendamientos para parques eólicos flotantes, junto con 10 GW de cimentación fija. Hubo 74 solicitantes y 17 ganadores. [96] Para abril de 2022, los 17 titulares de arrendamientos se habían inscrito, [97] y deben pagar 700 millones de libras al gobierno escocés. Hasta ahora, la energía eólica flotante se ha considerado costosa, pero los comentaristas de la industria describieron el programa, ScotWind, como un gran avance comercial. [98]
En diciembre de 2022, la Oficina de Gestión de la Energía Oceánica de Estados Unidos adjudicó contratos de arrendamiento de 4,6 GW en 373.000 acres frente a la costa de California a cinco ganadores que deben pagar 750 millones de dólares. El precio de 2.000 dólares por acre es inferior al de los contratos de arrendamiento de la Costa Este, debido a la menor competencia y al mayor coste de construcción. [99] [100]
En 2023, Europa alberga cuatro pequeños parques eólicos flotantes con una capacidad combinada de 176 MW. Cabe destacar los planes de expansión: Francia ha sacado a licitación un proyecto de 250 MW frente a la costa de Bretaña y dos más en el Mediterráneo . Se esperan subastas a gran escala en España, Portugal, Noruega y el Reino Unido, que ya ha asignado derechos para más de 15 GW. Europa aspira a tener entre 3 y 4 GW de capacidad eólica flotante para 2030, y podría llegar a los 10 GW con políticas de apoyo. [101]
La modelización a escala y la modelización por ordenador intentan predecir el comportamiento de las turbinas eólicas a gran escala para evitar fallos costosos y ampliar el uso de la energía eólica marina desde bases fijas a bases flotantes. Los temas de investigación en este campo incluyen:
Como son aptas para ser remolcadas, las unidades de turbinas eólicas flotantes pueden trasladarse a cualquier lugar del mar sin un gran coste adicional, por lo que pueden utilizarse como unidades de prueba de prototipos para evaluar de forma práctica la idoneidad del diseño y el potencial de energía eólica de los posibles emplazamientos.
Cuando la transmisión de la energía eólica generada a tierras cercanas no es económica, la energía se puede utilizar en aplicaciones de conversión de energía en gas para producir gas hidrógeno , amoníaco / urea , desalinización de agua por ósmosis inversa , gas natural , GLP , alquilato / gasolina , almacenamiento de baterías montado en barcos, etc. en plataformas flotantes que se pueden transportar fácilmente a centros de consumo cercanos. [107]
Las turbinas eólicas flotantes se pueden utilizar para proporcionar fuerza motriz para lograr el afloramiento artificial de agua oceánica profunda rica en nutrientes a la superficie para mejorar el crecimiento de la pesca en áreas con clima tropical y templado. [108] Aunque el agua de mar profunda (por debajo de los 50 metros de profundidad) es rica en nutrientes como nitrógeno y fósforo, el crecimiento del fitoplancton es pobre debido a la ausencia de luz solar. Las zonas de pesca oceánica más productivas se encuentran en mares de agua fría en latitudes altas donde se produce el afloramiento natural de agua de mar profunda debido a las temperaturas de termoclina inversa . La electricidad generada por la turbina eólica flotante se utilizaría para impulsar bombas de agua de alto caudal y baja altura para extraer agua fría de debajo de los 50 metros de profundidad del agua y mezclarla con agua superficial cálida mediante eductores antes de liberarla en el mar. Mar Mediterráneo , Mar Negro , Mar Caspio , Mar Rojo , Golfo Pérsico , lagos/embalses de aguas profundas son adecuados para el afloramiento artificial para mejorar la captura de peces de forma económica. Estas unidades también pueden ser de tipo móvil para aprovechar los vientos favorables estacionales durante todo el año.
La turbina eólica flotante Eolink es una tecnología de sistema de amarre de un solo punto. La estructura patentada de esta empresa francesa con sede en Plouzané es un casco flotante semisumergible con una estructura piramidal de 4 mástiles. La estructura sostiene la turbina mediante 2 mástiles a barlovento y 2 a sotavento. Esto proporciona más espacio para las palas y distribuye la tensión. A diferencia de la mayoría de las turbinas eólicas flotantes, la turbina gira alrededor de su único punto de amarre para enfrentarse al viento. El punto de pivote garantiza el vínculo mecánico y eléctrico entre la turbina y el fondo marino. Eolink conectó a la red su primer demostrador a escala de un décimo en abril de 2018. [109]
Los ingenieros de Ideol han desarrollado y patentado una cimentación flotante en forma de anillo basada en un sistema de apertura central (Damping Pool) que permite optimizar la estabilidad de la cimentación y del aerogenerador. De esta forma, el agua que se mueve en esta apertura central contrarresta las oscilaciones del flotador provocadas por el oleaje. Las líneas de amarre fijadas a la cimentación se fijan al fondo marino para mantener el conjunto en su posición. Esta cimentación flotante es compatible con todos los aerogeneradores sin necesidad de ninguna modificación y tiene unas dimensiones reducidas (de 36 a 55 metros por lado para un aerogenerador de entre 2 y 8 MW). Fabricable en hormigón o acero, esta cimentación flotante permite la construcción local cerca de los emplazamientos de los proyectos.
Ideol lidera el proyecto FLOATGEN [110], un proyecto de demostración de turbina eólica flotante basado en la tecnología de Ideol, construido por Bouygues Travaux Publics y operativo frente a la costa de Le Croisic en el sitio de experimentación offshore de Ecole Centrale de Nantes (SEM-REV). La construcción de este proyecto, la primera turbina eólica offshore de Francia con una capacidad de 2 MW, se completó en abril de 2018 y la unidad se instaló en el sitio en agosto de 2018. Para el mes de febrero de 2020, tenía una disponibilidad del 95% y un factor de capacidad del 66%. [111]
En agosto de 2018, el conglomerado japonés Hitachi Zosen instaló Hibiki, el segundo demostrador con una turbina eólica de 2 palas de 3,2 MW de Aerodyn Energiesysteme GmbH , a 15 km al este del puerto de Kitakyushu. Ideol desarrolló el diseño de este casco de acero que se fabricó en un dique seco japonés. [112]
En agosto de 2017, el gobierno francés seleccionó a Eolmed, un consorcio liderado por el desarrollador de energía renovable francés Quadran en asociación con Ideol, Bouygues Travaux Publics y Senvion, para el desarrollo y construcción de un parque eólico marino flotante de 25 MW en el Mediterráneo a 15 km de la ciudad costera de Gruissan (Languedoc-Roussillon), cuya puesta en servicio está prevista para 2020. [113] [ necesita actualización ]
VolturnUS es la primera turbina eólica flotante conectada a la red eléctrica de Norteamérica. El 31 de mayo de 2013, el Centro de Estructuras Avanzadas y Materiales Compuestos de la Universidad de Maine y sus socios la bajaron al río Penobscot en Maine . [114] [115] Durante su despliegue, experimentó numerosas tormentas representativas de las condiciones ambientales de diseño prescritas por la Guía para la construcción y clasificación de turbinas eólicas marinas flotantes de la Oficina Estadounidense de Transporte Marítimo (ABS), 2013. [116]
La tecnología de casco flotante de hormigón de VolturnUS puede soportar turbinas eólicas en profundidades de agua de 45 m o más. Con 12 estimaciones de costos independientes de todo Estados Unidos y el mundo, se ha descubierto que reduce significativamente los costos en comparación con los sistemas flotantes existentes. El diseño también ha sido objeto de una revisión completa de ingeniería por parte de terceros. [117]
En junio de 2016, el proyecto Aqua Ventus I de Nueva Inglaterra, dirigido por la Universidad de Maine, obtuvo la categoría de primer nivel del Programa de Demostración de Tecnología Avanzada para Energía Eólica Marina del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE). Esto significa que el proyecto Aqua Ventus ahora es automáticamente elegible para una financiación adicional de $39,9 millones para la construcción por parte del DOE, siempre y cuando el proyecto continúe cumpliendo con sus hitos.
WindFloat es una base flotante para turbinas eólicas marinas diseñada y patentada por Principle Power. En 2011, Windplus, una empresa conjunta entre EDP , Repsol , Principle Power, A. Silva Matos, Inovcapital y FAI, construyó un prototipo a escala real. [118] El sistema completo se montó y puso en funcionamiento en tierra, incluida la turbina. Luego, toda la estructura se remolcó en húmedo 400 kilómetros (250 millas) (desde el sur hasta el norte de Portugal) hasta su ubicación de instalación final a 5 kilómetros (3,1 millas) de la costa de Aguçadoura, Portugal , anteriormente el parque de olas de Aguçadoura . El WindFloat estaba equipado con una turbina Vestas v80 de 2,0 megavatios [119] y la instalación se completó el 22 de octubre de 2011. Un año después, la turbina había producido 3 GWh. [120] El costo de este proyecto es de alrededor de 20 millones de euros (alrededor de 26 millones de dólares estadounidenses). Esta única turbina eólica puede producir energía equivalente a 1.300 hogares. [121] Funcionó hasta 2016 y sobrevivió a las tormentas sin sufrir daños. [122]
Principle Power estaba planeando un proyecto WindFloat de 30 MW en 2013 utilizando turbinas Siemens de 6 MW en 366 m de agua cerca de Coos Bay, Oregón, para que estuviera operativo en 2017, [123] pero el proyecto ha sido cancelado desde entonces. [124]
Se informa que la estructura metálica submarina mejora la estabilidad dinámica, al mismo tiempo que mantiene un calado bajo , [118] al amortiguar el movimiento inducido por las olas y la turbina [125] utilizando una plataforma triangular de tres columnas con la turbina eólica colocada en una de las tres columnas. Luego, la plataforma triangular se "amarra" utilizando un amarre catenario convencional que consta de cuatro líneas, dos de las cuales están conectadas a la columna que sostiene la turbina, creando así un "amarre asimétrico". [126] A medida que el viento cambia de dirección y modifica las cargas en la turbina y la base, un sistema secundario de ajuste del casco cambia el agua de lastre entre cada una de las tres columnas. [127] Esto permite que la plataforma mantenga una quilla uniforme mientras produce la máxima cantidad de energía. Esto contrasta con otros conceptos flotantes que han implementado estrategias de control que despotencian la turbina para compensar los cambios en el momento de vuelco inducido por el empuje de la turbina. [ cita requerida ] Esta tecnología podría permitir ubicar turbinas eólicas en áreas marinas que antes se consideraban inaccesibles, áreas con profundidades de agua superiores a 40 m y recursos eólicos más potentes que los que suelen encontrar los parques eólicos marinos en aguas poco profundas. [128]
En diciembre de 2016, el gobierno autorizó un proyecto WindFloat de 25 MW, y la UE financió el cable de transmisión por 48 millones de euros. Se espera que el proyecto de 100 millones de euros esté financiado en 2017 y esté operativo en 2019. [129] En 2019, se remolcaron al mar tres estructuras con turbinas Vestas de 8 MW. [122]
Un WindFloat con una turbina Vestas de 2 MW instalado cerca de Escocia comenzó a suministrar energía a fines de 2018. [130]
En enero de 2020, la primera de las tres turbinas Vestas MHI de 8,4 megavatios de WindFloat estaba en funcionamiento. La energía se transmite a una subestación a 12 millas de distancia en la costa, a través de un cable anclado al lecho marino a una profundidad de unos 100 metros. [131]
En 2015, el exdirector de Siemens, Henrik Stiesdal, propuso un proyecto de código abierto para que lo evaluara DNV GL . Tiene plataformas de patas de tensión con tanques presurizados reemplazables anclados a paredes de chapa , ensambladas a partir de módulos más pequeños. [132] [133] Shell y Tepco son socios en el proyecto, con el prototipo TetraSpar [134] [135] construido en Grenaa y puesto en servicio en Noruega en diciembre de 2021 [136] con un calado de 65 metros en una profundidad de agua de 200 metros, utilizando una turbina Siemens de 3,6 MW. [25] [137] Para 2024, tiene un factor de capacidad general del 54% y una disponibilidad del 97-99%. [138]
Mingyang OceanX está diseñado con rotores gemelos para generar 16,6 MW y puede soportar huracanes de categoría 5 con vientos de hasta 260 km/h y olas de hasta 30 metros de altura. [139] [140] Fue remolcado al mar en agosto de 2024. [141]
El Laboratorio Nacional de Energía Sostenible de la Universidad Tecnológica de Risø y 11 socios internacionales iniciaron en octubre de 2010 un programa de cuatro años denominado DeepWind para crear y probar turbinas eólicas flotantes de eje vertical económicas de hasta 20 MW. El programa cuenta con el apoyo de 3 millones de euros a través del Séptimo Programa Marco de la UE . [142] [143] Entre los socios se incluyen TUDelft , la Universidad de Aalborg , SINTEF , Equinor y el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de los Estados Unidos . [144]
Flowocean es una empresa tecnológica sueca con su propia tecnología patentada para la energía eólica marina flotante, con sede en la ciudad de Västerås, Suecia. FLOW es una tecnología de turbina eólica marina flotante semisumergible con dos generadores de turbinas eólicas en una plataforma flotante. La estructura se mueve de forma pasiva para que las turbinas eólicas estén siempre orientadas hacia el viento. La tecnología Flow es una combinación de plataforma de patas de tensión (TLP) y semisumergible, lo que le otorga a la unidad Flow los beneficios de ambos principios y permite que la unidad sea robusta y liviana.
Flowocean ha desarrollado un diseño patentado para plantas de energía eólica marina flotantes con el objetivo de hacer que la energía eólica marina flotante sea rentable. FLOW puede considerarse un conjunto de tres sistemas, el flotador, la boya y el sistema de amarre. El flotador es toda una estructura que gira. La boya es de tipo torreta, está amarrada al fondo marino y contiene un cojinete que permite que el flotador gire libremente alrededor de él. El sistema de amarre es el conjunto de componentes que ancla la boya al fondo marino, es decir, líneas de amarre/cuerdas/cadenas, topes de cadena y anclas. Las unidades FLOW están altamente estandarizadas y todos los subsistemas han sido probados. El cableado entre parques eólicos y los sistemas de amarre se comparten entre las unidades.
El GICON-TLP es un sistema de subestructura flotante basado en una plataforma de patas de tensión (TLP) desarrollada por GICON GmbH. [145] El sistema se puede desplegar desde 45 metros hasta 350 metros de profundidad de agua. Consta de seis componentes principales: cuatro cuerpos de flotabilidad, tuberías horizontales para la base estructural, tuberías verticales que pasan a través de la línea de agua, pilotes en ángulo para la conexión con la pieza de transición. Se utilizan nodos de fundición para conectar todos los componentes. La TLP puede equiparse con una turbina eólica marina en el rango de 6 a 10 MW.
El GICON-TLP está anclado al lecho marino mediante cuatro cuerdas de amarre pretensadas con un ancla flotante de base gravitacional que consiste en hormigón. No es necesario hincar pilotes ni perforar para el anclaje. Todas las cuerdas están conectadas en las esquinas del sistema de base cuadrada. El TLP para una turbina eólica de 6 MW está siendo desarrollado actualmente por el Grupo GICON y su socio clave, la Cátedra Dotada para Tecnología de Energía Eólica (LWET) en la Universidad de Rostock, utilizando componentes compuestos de acero y hormigón prefabricados en combinación con componentes de acero. [146] Un enfoque principal del diseño del TLP es la modularidad y la posibilidad de ensamblaje en cualquier dique seco cerca del sitio de instalación y sin el uso de buques de construcción. [147] [148] Una vez que se llega a la ubicación en alta mar, las juntas del TLP y el ancla se desacoplarán y el ancla de gravedad se bajará utilizando agua de lastre. Una vez que el ancla haya llegado al fondo, se llenará con arena. Una característica única del sistema es la suficiente estabilidad flotante tanto durante el transporte como durante las operaciones.
En octubre de 2017, se realizaron pruebas de modelos en las instalaciones de pruebas de modelos de la École Centrale de Nantes (ECN) francesa con un modelo a escala 1:50 del GICON®-TLP, incluida la turbina eólica. [149] Con base en esta prueba, se alcanzó un nivel de preparación tecnológica de 5.
Nautica Windpower ha propuesto una técnica para reducir potencialmente el peso, la complejidad y los costos del sistema en sitios de aguas profundas. Se han realizado pruebas con modelos a escala en aguas abiertas (septiembre de 2007) en el lago Erie y en 2010 se realizó un modelado de dinámica estructural para diseños más grandes. [150] La turbina flotante avanzada (AFT) de Nautica Windpower utiliza una sola línea de amarre y una configuración de rotor de dos palas a favor del viento que es tolerante a la deflexión y se alinea con el viento sin un sistema de guiñada activo. Los diseños de turbinas de dos palas a favor del viento que pueden adaptarse a la flexibilidad de las palas potencialmente prolongarán la vida útil de las palas, disminuirán las cargas del sistema estructural y reducirán las necesidades de mantenimiento en alta mar, lo que dará como resultado menores costos de ciclo de vida. [151]
Saitec Offshore Technologies desarrolla SATH (Swinging Around Twin Hull), una tecnología basada en tres principios fundamentales: el uso del hormigón, la geometría de los flotadores y el sistema de amarre único. Puede superar las limitaciones y los desafíos que se encuentran en las tecnologías existentes actuales utilizadas por los parques eólicos: intenta eliminar las barreras relacionadas con la profundidad del agua, reducir tanto los gastos de capital como los gastos operativos y mejorar el contenido local. [152] Una turbina de prueba de 2 MW comenzó a operar en 2023. [36] [153]
SeaTwirl desarrolla una turbina eólica de eje vertical flotante (VAWT). El diseño pretendía almacenar energía en un volante , por lo que se podría producir energía incluso después de que el viento dejara de soplar. [154] El flotador se basa en una solución SPAR y gira junto con la turbina. El concepto limita la necesidad de piezas móviles y cojinetes en la región del buje. SeaTwirl tiene su sede en Gotemburgo, Suecia, y está registrada en el mercado de crecimiento europeo First North. SeaTwirl desplegó su primera turbina eólica flotante conectada a la red frente a las costas de Suecia en agosto de 2011. Fue probada y desmantelada. [155] En 2015, SeaTwirl lanzó un prototipo de 30 kW en el archipiélago de Suecia que está conectado a la red en Lysekil. La empresa tenía como objetivo escalar el concepto con una turbina de 1 MW en 2020. El concepto es escalable para tamaños muy superiores a 10 MW.
Seawind Ocean Technology BV fue fundada en los Países Bajos por Martin Jakubowski y Silvestro Caruso, los fundadores de Blue H Technologies. Adquirieron los derechos de propiedad de la tecnología de turbina flotante de dos palas desarrollada por Blue H Technologies, la primera turbina eólica flotante del mundo que se instaló en 2007. [8] [156] [157] Fundadas en el trabajo original de investigación y desarrollo de la NASA , Hamilton Standard (ahora United Technologies Corporation / Raytheon Technologies ), Enel y Aeritalia , las turbinas eólicas marinas de Seawind con cimientos integrados han sido patentadas, probadas en 1,5 MW - turbina eólica Gamma 60 y obtuvieron la certificación Tipo D DNV GL en diciembre de 2019. [156] [157] [158] Se están desarrollando turbinas eólicas flotantes de dos palas (6,2 MW y 12,2 MW ), adecuadas para su instalación en aguas profundas con condiciones de viento extremas. [156] La tecnología se deriva del diseño del sistema de turbina de dos palas flexible de Glidden Doman que es compatible con las fuerzas de la naturaleza en lugar de resistirse a ellas. [159] La simplicidad del diseño robusto, que admite velocidades de rotación de turbina más altas, logra un par menor, menor fatiga, un tren de transmisión más ligero y una vida útil más larga debido a su tecnología de cubo oscilante. [156] [157] La tecnología de cubo oscilante funciona junto con un sistema de control de potencia de guiñada que elimina todos los mecanismos de control de paso de las palas. [156] [157] Las turbinas eólicas predecesoras de Seawind incluyen la turbina eólica Gamma 60 , la primera turbina eólica de velocidad variable del mundo con una bisagra oscilante, y la WTS-4 , que estableció un récord mundial de potencia de salida de turbina eólica que se mantuvo durante más de 20 años. [157] [160] [161] [162]
Las plataformas flotantes multiturbina pueden acomodar múltiples turbinas eólicas en una sola plataforma para reducir los costos de instalación y amarre. [163] [164]
En 2010 se instaló una planta combinada de energía eólica y undimotriz flotante en el parque eólico marino de Vindeby. [165] [166] [167]
La Agencia Internacional de Energía (AIE), bajo los auspicios de su iniciativa Offshore Code Comparison Collaboration (OC3), completó en 2010 el diseño de alto nivel y el modelado de simulación del sistema OC-3 Hywind , una turbina eólica de 5 MW que se instalará en una boya flotante , amarrada con líneas de amarre catenarias, a una profundidad de agua de 320 metros. La plataforma de la boya se extendería 120 metros por debajo de la superficie y la masa de dicho sistema, incluido el lastre, superaría los 7,4 millones de kg. [168]
VertiWind es un diseño de turbina eólica de eje vertical flotante creado por Nenuphar [169] [ cita completa requerida ] cuyo sistema de amarre y flotador están diseñados por Technip. [170] [ cita completa requerida ] [ fuente no primaria necesaria ] [171]
Tugdock Limited recibe apoyo de la agencia de desarrollo de Cornualles y las Islas Sorlingas, Marine-i, que proporciona apoyo a la plataforma Tugdock diseñada para ayudar con la construcción y el lanzamiento de turbinas eólicas marinas flotantes. [172] [53]
{{cite book}}: |website=ignorado ( ayuda )El valor de la energía eólica marina se debe principalmente a sus atributos renovables y a un perfil de generación que coincide bien con las necesidades energéticas de la red en las noches y en invierno, cuando se prevé que las emisiones de las plantas de gas restantes sean más altas. una extensión de tierra que probablemente no esté disponible para arrendamiento a largo plazo en ningún puerto de California, excepto en la bahía de Humboldt.
Statoil ha conseguido el apoyo de los funcionarios gubernamentales de Maine para desarrollar un parque eólico de demostración en EE. UU. con cuatro turbinas eólicas marinas a escala real.
