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 marítima disponible para 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 los parques eólicos más lejos de la costa también puede reducir la contaminación visual , [2] proporcionar un mejor alojamiento para las rutas de pesca y navegación , [3] [4] y alcanzar vientos más fuertes y consistentes. [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. En 2023 [actualizar], hay 4 parques eólicos flotantes operativos, con una potencia combinada de 193 MW. [ cita necesaria ]
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 suministre alrededor del 35% de las necesidades eléctricas de cinco parques cercanos. plataformas de petróleo y gas . [6]
El concepto de turbinas eólicas flotantes marinas a gran escala fue introducido por el profesor William E. Heronemus de la Universidad de Massachusetts Amherst en 1972. No fue hasta mediados de la década de 1990, después de que la industria eólica comercial estuvo bien establecida, que se retomó el tema. nuevamente por la comunidad investigadora dominante. [5]
Blue H Technologies de los Países Bajos implementó 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 fue dada de baja a finales de 2008. [10] La turbina utilizaba un diseño de plataforma de patas tensadas y una turbina de dos palas. [10] [ necesita actualización ]
La primera turbina eólica flotante de gran capacidad, 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 sobre una plataforma flotante. Torre de 100 m de calado, con 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] su construcción y despliegue costó 400 millones de coronas (alrededor de 62 millones de dólares estadounidenses ). [15] [16] [17] El cable submarino de transmisión de energía de 13 kilómetros (8,1 millas) de largo se instaló en julio de 2009 y poco después se realizó una prueba del sistema que incluía 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] En 2016, la turbina había producido 50 GWh; un factor de capacidad general del 41%. [21] La turbina sobrevivió a una velocidad de viento de 40 m/s y a 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, instaló en Portugal el segundo prototipo a gran escala conectado a la red. WindFloat WF1 estaba equipado con una turbina Vestas de 2 MW y llegó a producir más de 17 GWh de electricidad durante los siguientes 5 años. [26] La unidad fue dada de baja en 2016 y luego fue reutilizada.
En junio de 2013, la Universidad de Maine implementó el VolturnUS 1:8 de 20 kW, un prototipo de turbina flotante de 65 pies (20 m) de altura que tiene una escala 1:8 de un diseño de rotor de 6 MW y 450 pies (140 m) de diámetro. . [27] VolturnUS 1:8 fue la primera turbina eólica marina conectada a la red desplegada en América. El diseño de 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 la investigación y el 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 (ver también Lista de parques eólicos marinos en Japón ). Dos turbinas más grandes, de 5 y 7 MW, no tuvieron éxito. [31] La primera turbina flotante en Japón flotó cerca de la isla Fukue en 2016, después de un período de demostración de cinco años cerca de la costa. [32] [ necesita actualización ]
A finales de 2021, China puso en marcha 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 de viento Vestas de 225 kW [34] a 50 metros de profundidad de agua en la Plataforma Oceánica de las Islas Canarias en 2022. [35]
En 2023 entró en funcionamiento la primera plataforma eólica flotante de España tras su conexión 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 sistemas de amarre suelto de catenaria y patas tensadas . [ cita necesaria ] [37] : 2–4 Los sistemas de amarre con patas tensadas tienen correas verticales bajo tensión que proporcionan grandes momentos de restauración en cabeceo y balanceo . Los sistemas de amarre de catenaria brindan mantenimiento en posición para una estructura costa afuera pero brindan poca rigidez a bajas tensiones". [38] Una tercera forma de sistema de amarre es la configuración de catenaria con lastre , creada agregando 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] .
El estándar de diseño IEC 61400 –3 requiere que un análisis de cargas se base en condiciones externas específicas del sitio, como viento, olas y 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 las industrias marinas y petroleras marinas han demostrado con éxito durante muchas décadas la capacidad de supervivencia a largo plazo de las estructuras flotantes. Sin embargo, los aspectos económicos que permitieron el despliegue de miles de plataformas petrolíferas marinas aún no se han demostrado para las plataformas de turbinas eólicas flotantes. Para las turbinas eólicas de aguas profundas, una estructura flotante reemplazará los monopolos impulsados por pilotes o las bases de concreto convencionales que se usan comúnmente como cimientos para turbinas terrestres y de aguas poco profundas. 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 uso marino 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 ven compensados por mayores vientos marinos 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 comprenden bien los costos representativos y la viabilidad económica de la energía eólica marina en aguas poco profundas . En 2009, la instalación de turbinas de 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 las turbinas eólicas marinas flotantes en aguas profundas aún no estaban claras. estar establesido. En 2021, una subasta francesa cerró por debajo de 120 €/MWh (USD 141/MWh) de electricidad para un proyecto de 250 MW, [41] y el alto costo, el pequeño tamaño del proyecto y la falta de experiencia mantienen a los desarrolladores de proyectos y a las instituciones financieras alejados del riesgo. de apostar por 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 plena capacidad 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 m/MW, [45] [ se necesita una mejor fuente ], que es aproximadamente tres veces el coste de capital de los parques eólicos marinos fijos y diez veces el coste de capital de las centrales eléctricas alimentadas con gas. [ cita necesaria ] Sus costos operativos, de aproximadamente £ 150,000 / MW, también fueron más altos que los de los parques eólicos marinos fijos. Se ha informado que la construcción de un segundo proyecto en el Reino Unido, el parque eólico marino flotante Kincardine, costó £500 millones, o £10 millones/MW. [46] En 2023, los costos del 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 técnica y económicamente viables en el Reino Unido y en los mercados energéticos mundiales. "Los mayores costos iniciales asociados con el desarrollo de turbinas eólicas flotantes se verían compensados por 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 de valoración offshore realizado en el Reino Unido ha confirmado que utilizar sólo un tercio de los recursos eólicos, undimotrices y mareomotrices del Reino Unido podría generar energía equivalente a mil millones de barriles de petróleo al año; lo mismo que la producción de petróleo y gas del Mar del Norte. Un desafío importante al utilizar este enfoque es la coordinación necesaria para desarrollar líneas de transmisión.
Un informe de 2015 de Carbon Trust recomienda 11 formas de reducir costos. [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 la Bahía de Humboldt . [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 de investigación y innovación tecnológica líder en el Reino Unido para energía marina, ORE Catapult, ha elaborado un informe sobre la tecnología Tugdock: “Tugdock [53] , que podría permitir desarrollos eólicos flotantes en sitios sin instalaciones portuarias adecuadas cercanas. También podría reducir los costos de montaje de la subestructura en un 10% en comparación con los métodos convencionales al reducir los requisitos de costosos buques de carga pesada que son pocos y espaciados”. [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 ubicado a 18 millas (29 km) de Peterhead . El proyecto también incorpora un sistema de baterías de iones de litio de 1 MWh (llamado Batwind). [56] En sus primeros cinco años de funcionamiento promedió un factor de capacidad del 54%, a veces en olas de 10 metros. [57]
WindFloat Atlantic, situada 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, completó su construcción en agosto de 2021 y entró en pleno funcionamiento en octubre de 2021. [46] [60] Está ubicado a 15 kilómetros de la costa de Aberdeenshire, Escocia. en profundidades de agua que van desde los 60 metros hasta los 80 metros.
En agosto de 2019, Enova otorgó NOK 2,3 mil millones a Equinor por el NOK 8 mil millones [47] 88 MW parque eólico flotante de concreto llamado Hywind Tampen, con el propósito de reducir los costos de tecnología y suministrar el 35% de la energía anual a las petroleras de Snorre y Gullfaks. campos. [61] La construcción comenzó en 2021, [62] [63] y las turbinas se ensamblaron en 2022, [64] enviaron la primera energía a Gullfaks A en noviembre de 2022, [65] y se completaron en agosto de 2023. [66]
Mapa de localización
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 escasez de energía eléctrica. [73] [74] Una vez completada la fase de evaluación en 2016, "Japón planea construir hasta 80 turbinas eólicas flotantes frente a Fukushima para 2020". [73] Se espera que el costo de construcción de las primeras seis turbinas eólicas flotantes esté en el rango de 10 a 20 mil millones de yenes en cinco años. [75] En 2011, algunas empresas extranjeras también habían planeado licitar por el gran parque eólico flotante de 1 GW que Japón esperaba construir para 2020. [76] En marzo de 2012, el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón aprobó una inversión de 12.500 millones 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 a 40 km de la costa a una profundidad de agua de 100 a 150 metros. La Asociación Japonesa de Energía Eólica afirma que hay un potencial de 519 GW de capacidad eólica marina flotante en Japón. [77] Se certificó la viabilidad del principio de cuatro postes de Fukushima en 2020 y se formó un consorcio para producir en masa los cimientos flotantes. [78] En 2018, NEDO anunció la lanzamiento de dos licitaciones con el objetivo de apoyar el desarrollo de proyectos eólicos marinos tanto flotantes como de fondo fijo en el país. [79]
En septiembre de 2010 , el estado estadounidense de Maine solicitó propuestas para construir un parque eólico flotante. La solicitud de propuesta buscaba propuestas para 25 MW de capacidad eólica marina en aguas profundas para suministrar energía durante un contrato a largo plazo de 20 años en el Golfo de Maine . Las propuestas debían presentarse en mayo de 2011. [80] [81] 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. [82] En abril de 2013 , Statoil North America estaba desarrollando [actualizar]el parque eólico Hywind 2 de 4 torres y 12 a 15 MW para ubicarlo a 20 kilómetros (12 millas) de la costa este de Maine en 140 a 158 metros (459 a 518 ft)-aguas profundas del Océano Atlántico . Al igual que la primera instalación Hywind frente a Noruega, la base de la turbina sería un flotador . [83] La Comisión de Servicios Públicos del Estado de Maine votó a favor de aprobar la construcción y financiar el proyecto de 120 millones de dólares añadiendo aproximadamente 75 centavos al mes al consumidor minorista promedio de electricidad. La energía podría fluir a la red no antes de 2016. [84] Como resultado de la legislación de 2013 [85] del estado de Maine , Statoil suspendió el proyecto de desarrollo de turbinas eólicas flotantes Hywind Maine planeado 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 eólicos marinos con un conjunto diferente de reglas básicas, lo que posteriormente llevó a Statoil a suspender debido a una mayor incertidumbre y riesgo en el proyecto. Statoil consideró otros lugares para su proyecto de demostración inicial en Estados Unidos. [86] 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 se encuentra en aguas federales, los desarrolladores necesitarían un permiso del Servicio de Gestión de Minerales de EE. UU. , "que tardó más de siete años en aprobar un proyecto eólico de aguas poco profundas aún por construir frente a Cape Cod " ( Cape Viento ). "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". [81] En 2013, Statoil se retiró del proyecto de 120 millones de dólares de cuatro turbinas de 3 MW flotando en 140 m de profundidad de agua cerca de Boothbay Harbor, Maine, citando un cambio en la legislación, [87] [88] [89]y se centró 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. [90] [91] [92]
En junio de 2016, el proyecto de demostración de energía eólica marina flotante Aqua Ventus I de Nueva Inglaterra de Maine, diseñado por el Consorcio DeepCwind, fue seleccionado por el Departamento de Energía de EE. UU. para participar en el programa de demostración de tecnología avanzada de energía eólica marina. [93] En agosto de 2021, el proyecto obtuvo la aprobación para utilizar barcazas no estadounidenses . [94]
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 cimientos fijos. Hubo 74 solicitantes y 17 ganadores. [95] En abril de 2022, los 17 arrendatarios se habían registrado, [96] y deben pagar 700 millones de libras esterlinas 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 avance comercial. [97]
En diciembre de 2022, la Oficina de Gestión de la Energía Oceánica de EE. UU. otorgó arrendamientos por 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 menor que el de los arrendamientos en la costa este, debido a la menor competencia y al mayor costo de construcción. [98] [99]
A partir de 2023, Europa albergará 4 pequeños parques eólicos flotantes con una capacidad combinada de 176 MW. Destacan los planes de expansión: Francia ha licitado un proyecto de 250 MW frente a 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 por más de 15 GW. Europa aspira a alcanzar entre 3 y 4 GW de capacidad eólica flotante para 2030, alcanzando potencialmente los 10 GW con políticas de apoyo. [100]
Los modelos a escala y por computadora intentan predecir el comportamiento de turbinas eólicas a gran escala para evitar costosas fallas y expandir el uso de la energía eólica marina desde cimientos fijos a flotantes. Los temas de investigación en este campo incluyen:
Como son aptas para remolcar, las unidades de turbinas eólicas flotantes pueden trasladarse a cualquier lugar del mar sin mucho coste adicional. Por lo tanto, pueden utilizarse como unidades de prueba prototipo 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 energía a gas para producir gas hidrógeno , amoníaco / urea , desalinización de agua por ósmosis inversa , gas natural , GLP , alquilato / gasolina , montado en barcos. almacenamiento de baterías, etc. en plataformas flotantes que puedan transportarse fácilmente a centros de consumo cercanos. [106]
Las turbinas eólicas flotantes se pueden utilizar como fuerza motriz para lograr el afloramiento artificial de aguas profundas del océano ricas en nutrientes hacia la superficie para mejorar el crecimiento de la pesca en áreas con clima tropical y templado. [107] 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 deficiente debido a la ausencia de luz solar. Los caladeros oceánicos más productivos se encuentran en mares de agua fría en latitudes altas, donde se produce un afloramiento natural de aguas profundas debido a las temperaturas termoclinas inversas . La electricidad generada por la turbina eólica flotante se utilizaría para impulsar bombas de agua de alto flujo y baja altura para extraer agua fría de menos de 50 metros de profundidad y mezclarla con agua superficial cálida mediante eductores antes de liberarla al mar. El Mar Mediterráneo , el Mar Negro , el Mar Caspio , el Mar Rojo , el Golfo Pérsico y los lagos/embalses de aguas profundas son adecuados para la surgencia artificial para mejorar económicamente la captura de peces. 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 estructura piramidal de 4 mástiles. La estructura sostiene la turbina mediante 2 mástiles a barlovento y 2 a favor del viento. Da 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 asegura el vínculo mecánico y eléctrico entre la turbina y el fondo marino. La red Eolink conectó su primer demostrador de escala un décimo en abril de 2018. [108]
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 sirve para optimizar la estabilidad de la cimentación + aerogenerador. Como tal, el agua contenida en esta abertura central contrarresta las oscilaciones del flotador inducidas por el oleaje. Las líneas de amarre fijadas a los cimientos están unidas al fondo marino para mantener el conjunto en su posición. Esta cimentación flotante es compatible con todos los aerogeneradores sin ninguna modificación y tiene unas dimensiones reducidas (de 36 a 55 metros de lado para un aerogenerador de entre 2 y 8 MW). Fabricable en hormigón o acero, esta base flotante permite la construcción local cerca de los sitios del proyecto.
Ideol lidera el proyecto FLOATGEN, [109] 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 costa afuera de la Escuela Central de Nantes (SEM-REV). La construcción de este proyecto, el primer aerogenerador marino de Francia con una capacidad de 2 MW, finalizó 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 una capacidad factor del 66%. [110]
En agosto de 2018, el conglomerado japonés Hitachi Zosen instaló Hibiki, el segundo demostrador con una turbina eólica de dos 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 fue fabricado en un dique seco japonés. [111]
En agosto de 2017, el gobierno francés seleccionó a Eolmed, un consorcio liderado por el desarrollador francés de energía renovable Quadran en asociación con Ideol, Bouygues Travaux Publics y Senvion, para el desarrollo y construcción de un parque eólico marino flotante en el Mediterráneo de 25 MW a 15 km de la ciudad costera de Gruissan (Languedoc-Rosellón), cuya puesta en funcionamiento está prevista para 2020. [112] [ necesita actualización ]
VolturnUS es la primera turbina eólica flotante conectada a la red de América del Norte. Fue bajado al río Penobscot en Maine el 31 de mayo de 2013 por el Centro de Compuestos y Estructuras Avanzadas de la Universidad de Maine y sus socios. [113] [114] Durante su despliegue, experimentó numerosas tormentas representativas de las condiciones ambientales de diseño prescritas por la Guía de la Oficina Estadounidense de Transporte Marítimo (ABS) para la construcción y clasificación de turbinas eólicas marinas flotantes, 2013. [115]
La tecnología de casco flotante de hormigón de VolturnUS puede soportar turbinas eólicas en profundidades de agua de 45 mo 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 recibió una revisión completa de ingeniería de terceros. [116]
En junio de 2016, el proyecto Aqua Ventus I de Nueva Inglaterra, liderado por la UMaine, obtuvo el estatus de primer nivel del Programa de demostración de tecnología avanzada para energía eólica marina del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). Esto significa que el proyecto Aqua Ventus ahora es automáticamente elegible para recibir $39,9 millones adicionales en fondos de construcción del DOE, siempre y cuando el proyecto continúe cumpliendo sus hitos.
WindFloat es una base flotante para turbinas eólicas marinas diseñada y patentada por Principle Power. Windplus, una empresa conjunta entre EDP , Repsol , Principle Power, A. Silva Matos, Inovcapital y FAI, construyó un prototipo a escala real en 2011. [117] El sistema completo fue ensamblado y puesto en servicio en tierra, incluida la turbina. Luego, toda la estructura fue remolcada en húmedo 400 kilómetros (250 millas) (del sur al norte de Portugal) hasta su ubicación final instalada a 5 kilómetros (3,1 millas) de la costa de Aguçadoura, Portugal , anteriormente Aguçadoura Wave Farm . El WindFloat estaba equipado con una turbina Vestas v80 de 2,0 megavatios [118] y la instalación se completó el 22 de octubre de 2011. Un año después, la turbina había producido 3 GWh. [119] 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 para 1.300 hogares. [120] Funcionó hasta 2016 y sobrevivió a las tormentas sin daños. [121]
Principi 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, que estaría operativo en 2017, [122] pero desde entonces el proyecto ha sido cancelado. [123]
Se informa que la estructura metálica submarina mejora la estabilidad dinámica, manteniendo al mismo tiempo un calado poco profundo , [117] al amortiguar el movimiento inducido por las olas y las turbinas [124] utilizando una plataforma triangular de tres columnas con la turbina eólica colocada en una de las tres columnas. . A continuación, la plataforma triangular se "amarra" mediante un amarre de catenaria convencional formado por cuatro líneas, dos de las cuales están conectadas a la columna que sostiene la turbina, creando así un "amarre asimétrico". [125] A medida que el viento cambia de dirección y cambia las cargas sobre la turbina y los cimientos, un sistema secundario de ajuste del casco desplaza el agua de lastre entre cada una de las tres columnas. [126] Esto permite que la plataforma mantenga la quilla nivelada mientras produce la máxima cantidad de energía. Esto contrasta con otros conceptos flotantes que han implementado estrategias de control que quitan potencia a la turbina para compensar los cambios en el momento de vuelco inducido por el empuje de la turbina. [ cita necesaria ] Esta tecnología podría permitir que las turbinas eólicas se ubiquen en áreas marinas que antes se consideraban inaccesibles, áreas con una profundidad de agua superior a los 40 my recursos eólicos más potentes que los que suelen encontrar los parques eólicos marinos de aguas poco profundas. [127]
Un proyecto WindFloat de 25 MW recibió permiso del gobierno en diciembre de 2016, y la UE financió el cable de transmisión por valor de 48 millones de euros. Se espera que el proyecto de 100 millones de euros esté financiado en 2017 y esté operativo en 2019. [128] En 2019 se remolcaron al mar tres estructuras con turbinas Vestas de 8 MW. [121]
Un WindFloat con una turbina Vestas de 2 MW instalada cerca de Escocia comenzó a suministrar energía a finales de 2018. [129]
En enero de 2020, la primera de las tres turbinas MHI Vestas de 8,4 megavatios de WindFloat estaba en funcionamiento. La energía se transmite a una subestación situada a 12 millas de la costa, a través de un cable anclado al fondo del mar a una profundidad de unos 100 metros. [130]
El exdirector de Siemens, Henrik Stiesdal, propuso en 2015 un proyecto de código abierto para que fuera evaluado por DNV GL . Dispone de plataformas de patas tensoras con tanques presurizados reemplazables anclados a paredes de chapa , ensamblados a partir de módulos más pequeños. [131] [132] Shell y Tepco son socios en el proyecto, con el prototipo TetraSpar [133] [134] construido en Grenaa y puesto en servicio en Noruega en diciembre de 2021 [135] con un calado de 65 metros a 200 metros de profundidad de agua, utilizando una turbina Siemens de 3,6 MW. [25] [136] Para 2024, tendrá un factor de capacidad general del 54% y una disponibilidad del 97 al 99%. [137]
Mingyang OceanX está diseñado con rotores gemelos para generar 16,6 MW y puede soportar vientos huracanados de categoría 5 de hasta 260 km/h con olas de hasta 30 metros. [138] [139]
El Laboratorio Nacional de Energía Sostenible de Risø DTU y 11 socios internacionales iniciaron un programa de 4 años llamado DeepWind en octubre de 2010 para crear y probar turbinas eólicas flotantes de eje vertical económicas de hasta 20 MW. El programa cuenta con un apoyo de 3 millones de euros a través del Séptimo Programa Marco de la UE . [140] [141] Los socios incluyen TUDelft , la Universidad de Aalborg , SINTEF , Equinor y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Estados Unidos . [142]
Flowocean es una empresa tecnológica sueca con tecnología propia para 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 turbina eólica en una plataforma flotante. La estructura de las veletas es pasiva para que los aerogeneradores estén siempre de cara al viento. La tecnología Flow es una combinación de plataforma tensora (TLP) y semisumergible que brinda 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 se puede considerar un conjunto de tres sistemas, el flotador, la boya y el sistema de amarre. El flotador es toda estructura que está girando. La boya es de tipo torreta, está amarrada al fondo marino y contiene un rodamiento 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, cabos/cuerdas/cadenas de amarre, topes de cadena y anclas. Las unidades FLOW están altamente estandarizadas con todos los subsistemas bien probados. El cableado entre conjuntos de 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 tensora (TLP) desarrollado por GICON GmbH. [143] El sistema se puede desplegar desde 45 metros hasta 350 metros de profundidad de agua. Consta de seis componentes principales: cuatro cuerpos de flotación, tubos horizontales para la base estructural, tubos verticales que pasan a través de la línea de agua, pilotes en ángulo para la conexión con la pieza de transición. Los nodos fundidos se utilizan para conectar todos los componentes. El TLP puede equiparse con una turbina eólica marina de entre 6 y 10 MW.
El GICON-TLP se ancla al fondo marino mediante cuatro cables de amarre pretensados con un anclaje flotante de gravedad de 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 Grupo GICON y su socio clave, la Cátedra de Tecnología de Energía Eólica (LWET) de la Universidad de Rostock, están desarrollando actualmente el TLP para una turbina eólica de 6 MW, utilizando componentes compuestos prefabricados de acero y hormigón en combinación con componentes de acero. [144] Un enfoque principal del diseño del TLP es la modularidad y la posibilidad de montaje en cualquier dique seco cerca del sitio de instalación y sin el uso de embarcaciones de construcción. [145] [146] Después de llegar a la ubicación costa afuera, las uniones de TLP y el ancla se desacoplarán y el ancla de gravedad se bajará utilizando agua de lastre. Una vez que el ancla ha llegado al fondo, se rellena con arena. Una característica única del sistema es la suficiente estabilidad flotante durante el transporte y durante el funcionamiento.
En octubre de 2017 se llevaron a cabo pruebas de modelos en las instalaciones de pruebas de modelos de la Escuela Central de Nantes (ECN) francesa con el modelo 1:50 del GICON®-TLP incl. turbina eólica. [147] Según 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 para sitios de aguas profundas. Se realizaron pruebas de 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. [148] 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 prolongarán potencialmente su vida útil, disminuirán las cargas del sistema estructural y reducirán las necesidades de mantenimiento en alta mar, lo que generará menores costos del ciclo de vida. [149]
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 desafíos que se encuentran en las tecnologías actuales utilizadas por los parques eólicos: intenta eliminar las barreras relacionadas con el departamento de agua, reducir tanto el CapEx como el OpEx y mejorar el contenido local. [150] Una turbina de prueba de 2 MW comenzó a funcionar en 2023. [36] [151]
SeaTwirl desarrolla una turbina eólica flotante de eje vertical (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. [152] El flotador se basa en una solución SPAR y gira junto con la turbina. El concepto limita la necesidad de piezas móviles y rodamientos en la región del cubo. SeaTwirl tiene su sede en Gotemburgo, Suecia, y está registrada en el mercado en crecimiento europeo First North. SeaTwirl instaló su primera turbina eólica flotante conectada a la red frente a la costa de Suecia en agosto de 2011. Fue probada y desmantelada. [153] En 2015, SeaTwirl lanzó un prototipo de 30 kW en el archipiélago de Suecia que está conectado a la red en Lysekil. La empresa pretendía ampliar 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] [154] [155] Fundada en el trabajo original de investigación y desarrollo de la NASA . Hamilton Standard (ahora United Technologies Corporation / Raytheon Technologies ), Enel y Aeritalia , las turbinas de energía eólica marina 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. [154] [155] [156] Se están desarrollando aerogeneradores flotantes de dos palas (6,2 MW y 12,2 MW ), adecuados para su instalación en aguas profundas con condiciones de viento extremas. [154] La tecnología surge del diseño flexible del sistema de turbina de dos palas de Glidden Doman que cumple con las fuerzas de la naturaleza en lugar de resistirlas . [157] La simplicidad del diseño robusto, que admite velocidades de rotación más altas de la turbina, logra un par más bajo, una fatiga menor, un tren de transmisión más liviano y una vida más larga debido a su tecnología de buje tambaleante. [154] [155] La tecnología del eje oscilante funciona en conjunto con un sistema de control de potencia de guiñada que elimina todos los mecanismos de control de paso de las palas. [154] [155] 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 producción de energía de turbinas eólicas que se mantuvo durante más de 20 años. . [155] [158] [159] [160]
Las plataformas flotantes de turbinas múltiples pueden acomodar múltiples turbinas eólicas en una sola plataforma para reducir los costos de instalación y amarre. [161] [162]
En 2010 se instaló una planta combinada de energía eólica y de olas flotantes en el parque eólico marino de Vindeby .
La Agencia Internacional de Energía (AIE), bajo los auspicios de su iniciativa Offshore Code Comparison Collaboration (OC3), completó el diseño de alto nivel y el modelado de simulación del sistema OC-3 Hywind en 2010, una turbina eólica de 5 MW que se instalará en una boya flotante , amarrada con líneas de amarre de catenaria, en una profundidad de agua de 320 metros. La plataforma de boyas 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. [166]
VertiWind es un diseño de turbina eólica flotante de eje vertical creado por Nenuphar [167] [ cita completa necesaria ] cuyo sistema de amarre y flotador están diseñados por Technip. [168] [ se necesita cita completa ] [ se necesita fuente no primaria ] [169]
Tugdock Limited recibe el apoyo de Marine-i, la agencia de desarrollo de Cornwall y las Islas Sorlingas, que brinda soporte a la plataforma Tugdock diseñada para ayudar con la construcción y el lanzamiento de turbinas eólicas marinas flotantes. [170] [53]
{{cite book}}: |website=ignorado ( ayuda )El valor de la energía eólica marina está impulsado principalmente por sus atributos renovables y un perfil de generación que coincide bien con las necesidades energéticas de la red durante las noches y el 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 funcionarios del gobierno de Maine para desarrollar un parque eólico de demostración en Estados Unidos con cuatro turbinas eólicas marinas a gran escala.
