Necesidades de innovación en la eólica marina

 

La innovación es un aspecto crucial para que la industria eólica marina alcance su máximo potencial. Por innovar debemos entender la necesidad de desarrollar a los innovadores del mañana en lugar de anclarnos a viejas costumbres.

10 Preguntas al Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas del AINE

En esta nueva sección del Blog, sorprenderemos al lector con 10 preguntas clave a diferentes actores en el mundo de las renovables marinas. Como primer entrevistado nos complace presentar al Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas (GT ENERMAR) de las Asociación de Ingenieros Navales y Oceánicos de España (AINE). El Grupo de Trabajo de Energías Renovables Marinas nació en 2009 y forma parte de AINE desde 2012. Está formado por Ingenieros Navales y Oceánicos, profesionales de diferentes empresas e instituciones del sector.

Efectos acústicos de la eólica marina

Los aerogeneradores marinos fijos al fondo y más implantados en la actualidad, generan una serie de ruidos submarinos tanto durante la instalación de las estructuras mediante varias técnicas que permiten el anclado de las cimentaciones como durante el periodo de operación de las turbinas.

Turbinas eólicas y residuos

 

Las turbinas eólicas generalmente no producen emisiones directas de CO2; sin embargo, existen varios impactos ambientales asociados con su fabricación, instalación y etapas de final de vida. Para que la energía eólica continúe produciendo una cantidad cada vez mayor de energía, se deben realizar mejoras en estas áreas para maximizar la sostenibilidad. La etapa final de vida será cada vez más importante en las próximas décadas, ya que se puede esperar que un rápido aumento en las tasas de instalación asociado a la eólica marina y un aumento igualmente rápido en las tasas de desmantelamiento a medida que las turbinas lleguen al final de su vida útil operativa de 20 a 25 años.

Hidrógeno offshore y el proyecto OCEANH2

Europa y las regiones vecinas tienen excelentes recursos renovables y la capacidad industrial para implementar de forma rápida y rentable un sistema de hidrógeno renovable. Además, Europa también requiere cantidades considerables de hidrógeno para descarbonizar el sector industrial, civil y el transporte.

Subestaciones eléctricas en alta mar

Durante las primeras etapas del desarrollo de parques eólicos marinos, debido a la baja capacidad instalada y la pequeña distancia de transmisión a la red terrestre, no se requerían subestaciones marinas.  

La eólica marina para abastecer al Oil & Gas

En respuesta al calentamiento global y como parte de los compromisos internacionales, ciertos países han definido objetivos para la reducción de las emisiones de CO2 en los próximos años. Las instalaciones de petróleo y gas en alta mar dependen en gran medida de los combustibles fósiles para su demanda energética. Por lo tanto, la electrificación de plataformas de petróleo y gas es un motivo prioritario.

Condiciones meteorológicas y la eólica flotante

A pesar de que una de las principales ventajas de la energía eólica flotante es el "número reducido de operaciones en alta mar, que están limitadas por las ventanas climáticas y requieren embarcaciones de instalación costosas", parte de la instalación aún si realizada en alta mar.

¿Qué sigue para la energía renovable marina en la UE?

Una transición para descarbonizar el sistema eléctrico de los países europeos es imprescindible para un futuro sostenible.

La innovación en la fabricación de palas para aerogeneradores

Las técnicas de fabricación de palas pueden ser relevantes para el futuro de las turbinas eólicas y en términos de mejorar la vida útil de los componentes. La eólica marina esta evolucionando cada día hacia turbinas mayores con dimensiones de palas que rozan lo inimaginable. Nuevas soluciones como la fabricación automatizada, ya sea que impliquen la colocación de laminado compuesto de fibra o procesos de impresión 3D con aditivos tanto para moldes como para las palas permitirían una reducción de costos impulsada por la tecnología en la fabricación, al tiempo que reducirían la incertidumbre en el proceso. También sería posible una adaptación adicional y más rápida a las necesidades específicas del cliente bajo el llamado paradigma de la nueva industria 4.0, así como pruebas rápidas de nuevos perfiles aerodinámicos. Se espera que los sensores y actuadores desempeñen un papel importante en la futura fabricación de palas de turbinas eólicas para una mejor supervisión y diseño.

El Big data en las energías renovables marinas

En un sentido general, el big data se define como datos cuyo volumen, velocidad de adquisición, representación de datos, veracidad y valor potencial superan la capacidad de los sistemas tradicionales de gestión de datos. Big data se caracteriza por un modelo de 5V: el volumen indica que la generación y la recopilación de datos se producen a escalas cada vez más grandes. La velocidad representa que los datos se generan y recopilan de manera rápida y oportuna. La variedad indica heterogeneidad en los tipos de datos, formatos, estructura y escala de generación de datos. La veracidad se refiere a problemas de ruido y calidad en los datos. Finalmente, el valor denota el valor que se puede obtener del procesamiento y la minería de datos grandes.

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.

Las renovables marinas y la competición por el espacio marítimo

Aunque Europa es un líder mundial en energías renovables marinas (ERM), el estado actual aún no es 100% favorable por diversas razones entre las cuales el problema más importante se refiere a los diferentes usos del espacio marino que inducen desafíos y conflictos de intereses entre las actividades y usos de los interesados, y los objetivos de políticas que pueden resolverse mediante la comprensión mutua, la cooperación y la comunicación eficiente. Otros obstáculos en lo que respecta al desarrollo de ERM se refieren al marco legal y regulatorio inadecuado, a las inestabilidades financieras encontradas en algunos países, así como a la falta de planificación espacial marina y gestión integrada de zonas costeras.

Instalación y O&M en los dispositivos de energía marina

La instalación e operación y mantenimiento de dispositivos de energía marina son relativamente caros. Se estima que los costos anuales de operación y mantenimiento de los dispositivos de energía oceánica pueden llegar a alcanzar de 3.4 a 5.8% del gasto de capital en comparación con el 2.3 a 3.7% para la energía eólica marina. Una forma de reducir esos costes es estandarizar los equipos y procedimientos mediante la cooperación en los campos de la investigación e industrial. Otras opciones de mejora prometedoras incluyen el uso de herramientas de modelado para mejorar el diseño y diseño de la matriz, lo que conducirá a una mayor eficiencia del dispositivo y la matriz y una reducción de costes.

El hormigón y la eólica flotante

El recurso mundial de energía eólica marina es enorme. Según un informe de la Agencia Europea de Energía, se proyecta que el potencial técnico de la energía eólica sobre las aguas territoriales de la UE sea de 75000 TWh anuales para 2030, lo que supondría asumir una potencia instalada de 10 MW por kilómetro cuadrado. En EE.UU., a 50 millas náuticas de la costa, el potencial de energía eólica marina es de una potencia instalada total de 4150 GW, suponiendo 5 MW instalados por kilómetro cuadrado, según lo evaluado por NREL. Obviamente, estos potenciales de energía eólica son mucho más de lo necesario para satisfacer las demandas de electricidad en Europa y EE.UU. Se estima que el potencial de energía eólica marina en China es de 750 GW sobre su área cercana a la costa con una profundidad de agua inferior a 30 m y de varios miles de GW para las zonas entre 30-100m de profundidad.

Desafíos y recomendaciones para la eólica marina

La industria eólica marina europea está demostrando cada vez más su interés en desarrollar conceptos de alta mar. Sin embargo, dado que este segmento de la industria eólica marina es nuevo, existen numerosos desafíos que enfrentar. Una visión general de los desafíos más destacados junto con una serie de recomendaciones se presenta a continuación.

Proyecto AquaWind (Acuicultura + Eólica marina)

El pasado 20 de Septiembre de 2019 se presento en el Comité de las Regiones de la Unión Europea, bajo el palco del “Transitiontowards blue and green economies in the Mediterranean” – Interreg Mediterranean, el proyecto AquaWind. Este es un proyecto conceptual que se gano su posicion entre varios proyectos de InterregMED seleccionados como respuesta a las alternativas futuras para el crecimiento azul.

Sistemas de transmisión para parques eólicos marinos

La conexión entre el parque eólico marino y la costa se puede hacer con tres tecnologías diferentes:

-AC (corriente alterna) de alto voltaje (HVAC);

-DC (corriente continua) de alto voltaje usando convertidores de línea conmutada (HVDC LCC);

-DC de alto voltaje utilizando convertidores de fuente de voltaje (HVDC VSC);

Cada una de estas tecnologías tiene ventajas y desventajas.

Tráfico marítimo y parques eólicos

El desarrollo de las instalaciones de energía renovable offshore en las últimas décadas ha puesto una mayor demanda de espacio en canales y mares cada vez más concurridos. Desarrollos tales como grandes parques eólicos marinos, así como convertidores undimotrices y dispositivos de marea, inevitablemente se superponen con otros usuarios marinos; transporte comercial, pesca, petróleo y gas, ocio y medioambiente. Cuando se enfrentan a aplicaciones para desarrollar aún más la energía marina, los encargados de tomar decisiones deben hacer juicios entre muchos grupos de partes interesadas con valores en conflicto, a menudo con gran incertidumbre sobre los posibles impactos generados.

Convertidores undimotrices y protección costera

Los efectos del cambio climático combinado con el aumento del nivel del mar y la mayor frecuencia de tormentas severas causarán un mayor nivel de erosión costera en áreas con una línea de costa expuesta, tal como se puede encontrar en numerosos lugares a nível mundial. Las marejadas extremas y las mareas de tormenta aumentan el riesgo de inundaciones costeras con los efectos destructivos subsiguientes en las dunas y playas, como lo demuestra la tormenta que afectó la parte noroeste de Escocia en 2005.