Plataformas flotantes híbridas

La maximización de la producción de energía de los sitios en alta mar es crítica, tanto en relación a mantener los costos bajos como a minimizar el impacto ambiental y reducir el espacio ocupado. Esto es especialmente importante en las regiones atlánticas, a los que la industria eólica se mudará en la próxima década. Las plataformas híbridas para la generación de energía  aprovechan las sinergias y los aspectos compatibles de diferentes tipos de energía o incluso diferentes tipos de tecnología dentro de la misma industria.

 Un ejemplo de combinación de viento con energía de las olas es el sistema Blackbird. Se trata de una turbina de eje vertical fija al fondo y que a su vez integra un convertidor de energía de onda (WEC) acoplado en un sistema de Tension leg. Esta unidad híbrida consiste en una sinergia entre VAWT y WEC. El sistema WEC sumergido se integra en una sola línea de amarre fija al fondo del mar a través de un concepto de almacenamiento perforado de anclaje/ cajón de succión.

Tambien exiten los conceptos Spar-Torus-Combination (STC), Semi-submersible Flap Combination (SFC) y la gran matriz de osciladores de columna de agua (OWC). Los conceptos STC y SFC agregan convertidores de energía de las olas a una turbina eólica flotante existente, mientras que el concepto de matriz OWC es una integración de una turbina eólica con una plataforma flotante en forma de “V”.

Otro tipo de híbrido es el sistema viento-viento. Supone el desarrollo de plataformas con varias turbinas en la misma plataforma. Un claro ejemplo de este sistema seria el de la plataforma W2Power de la empresa española EnerOcean (ver la Figura). Estas plataformas flotantes de turbinas múltiples presentan un camino más claro de cara al futuro de la energía eólica flotante. Mientras que varios tipos de estas tecnologías todavía están en una etapa temprana de desarrollo. Por lo tanto se necesita evaluar si estos sistemas aéreos múltiples funcionarán en plataformas flotantes y si el diseño de una plataforma flotante es lo suficientemente estable para permitir una operación eficiente. En algunos casos, la plataforma debe ser muy grande y, dada la menor generación de energía de las turbinas, impactaría significativamente en el coste de la energía.

Los beneficios de las plataformas híbridas radican en las sinergias entre las diferentes formas de producción de energía. La combinación de tecnologías elementales en una sola plataforma puede tener el potencial de niveles de producción generales más altos y compartir infraestructura, plataformas, cables, subestaciones, etc. Además, los análisis de recursos para sitios de energía de las olas generalmente han demostrado que los lugares viables también tienen un alto recurso de energía eólica. La energía de las olas tiende a ser más predecible y menos variable que la energía eólica con los picos en la producción de energía de las olas detrás de los picos en la producción de energía eólica. Esto tendrá la ventaja de suavizar la producción combinada de viento/olas en general, aumentando así el valor del mercado energético.

Estos dispositivos híbridos presentan, en comparación con los dispositivos flotantes individuales, un conjunto adicional de desafíos y necesidades de desarrollo debido a una mayor complejidad y problemas de confiabilidad. Según las conclusiones del proyecto MARINA se descubrió que para los conceptos STC y SFC la tecnología de energía de las olas contribuía con menos del 10% de la producción total de energía de la plataforma híbrida. Además, para algunas combinaciones, la inclusión de un convertidor de energía de las olas tendía a desestabilizar la plataforma, en contra de los principios fundamentales de la plataforma. La gran matriz de OWC tenía un buen equilibrio de energía, pero el gran movimiento de cabeceo de la plataforma flotante dio lugar a problemas operativos y de supervivencia.

La tecnología más desarrollada en la actualidad parece ser la plataforma híbrida con energía flotante de viento y olas, como la P80, desarrollado en el marco del proyecto Poseidón. El proyecto P80 (de la compañía "floating power plant") es un dispositivo híbrido flotante de olas de viento a escala 1/50 que se ha probado en condiciones del Mar del Norte. Su objetivo futuro es una sola turbina eólica de entre 5-8 MW y un convertidor de energía de onda de 2-3.6 MW. Los convertidores de energía de las olas son aletas de movimiento/inclinación que siempre deben alinearse hacia las olas incidentes para maximizar la producción.

Las turbinas eólicas híbridas flotantes enfrentan desafíos similares a los de las turbinas flotantes de turbina simple, con los desafíos adicionales asociados con un sistema más complejo. Uno de los desafíos es la falta de conocimiento sobre la dinámica híbrida y la interacción con el flotador. Para que estos dispositivos funcionen tiene que haber una sinergia clara entre las tecnologías.

Los dispositivos de conversión de energía de las olas generalmente tienen una TRL más baja en comparación con los dispositivos de viento único, lo que reduce la TRL global de los sistemas híbridos.

En términos de potencial de ampliación para dispositivos híbridos, se puede esperar que los valores sean similares a los de los dispositivos flotantes de tecnología única, es decir, del orden de 10 MW.

Hay una pregunta con respecto a la sinergia de las tecnologías, es decir, ¿es preferible o deseable combinar dispositivos en lugar de hacer que funcionen por separado? El valor principal de estas combinaciones puede no solo ser la generación de energía adicional, sino el hecho de que, por ejemplo, los convertidores de energía de las olas pueden funcionar como amortiguadores al reducir el movimiento y las cargas de la plataforma si el sistema está diseñado de manera óptima. Esto tiene el potencial de reducir el capital y posiblemente los costos de operación y mantenimiento, lo que a su vez podría reducir el LCOE. En general, el desarrollo de estas tecnologías está asociado con altos valores de inversión, lo que representa un desafío.

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